Способ и устройство выбора рациональной стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния сложной организационно-технической системы - RU2675901C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к области автоматизированных систем программно-целевого планирования и управления развитием сложных организационно-технических систем и может быть использовано в процессе обоснования рациональной стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния сложной организационно-технической системы (СОТС).

При этом под стратегией долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС следует понимать упорядоченную во времени и по важности систему мероприятий, которая в рамках существующих условий и ограничений определяет приоритетные направления использования ресурсного, научно-технического и производственного потенциала с целью экономически эффективного решения комплекса задач по обеспечению требуемого количественного и качественного состояния СОТС в течение заданного периода времени.

Технический результат заключается в уменьшении времени обработки информации для выбора рациональной стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС при обосновании долгосрочных программ и планов развития СОТС в условиях динамичности и неопределенности прогнозируемых параметров управляющего воздействия.

Известен способ и устройство для оценки и выбора предпочтительного варианта изделия [1], заключающийся в том, что для каждого варианта сравниваемых изделия формируется функция предпочтения в виде аддитивной функции оценочных функционалов каждого нормированного показателя изделия, проводится оценка и выбор предпочтительного варианта изделия по величине функции предпочтения отличающийся тем, что оценочные функционалы каждого нормированного показателя изделия формируются в виде степенной функции полезности (U(P_j)=P_j^Z), при этом параметр Z оценочной функции выбирается из условия, чтобы оценочный функционал директивного (допустимого) значения j-го показателя изделий принимал значение 0,5 (Р_j^Zд=0,5).

Недостатком известного устройства является то, что оно обладает низкой точностью обработки информации и не позволяет осуществлять автоматизированный выбор рациональной стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС.

Известен способ и устройство выбора стратегии в боевых действиях разнородных группировок [2], техническим результатом применением которого является расширение арсенала технических средств для повышения эффективности боевых действий за счет планирования способа и создания устройства выбора оптимальной стратегии в боевых действиях разнородных группировок. В способе коммутируют информацию о показателях всех боевых средств каждой из группировок сторон, записывают ее в первый блок памяти, пересылают ее в арифметический блок определения коэффициентов превосходства для каждой из применяемых ими стратегий, записывают их значения во второй блок памяти, передают их в блок сравнения, в котором сравнивают с пороговым значением, в случае превосходства принимают решение о победе стороны А, в противном случае - о поражении, превосходящие пороговое значение величины коэффициентов превосходства посылают в блок определения максимума для выбора оптимальной стратегии для стороны А, информацию о показателях боевых средств передают в вычислительный блок, в котором определяют остатки боевых средств сторон после завершения боевых действий и пересылают в третий блок памяти, с помощью блока выбора результатов боевых действий через сигналы с блока управления воздействуют на второй и третий блоки памяти и передают информацию о результатах в блок визуализации, с которого осуществляются считывание и выбор оператором оптимальной стратегии, прогнозирования исхода боевых действий и их результатов.

Недостатком данного технического решения является то, что оно обладает низкой точностью обработки информации и не позволяет осуществлять автоматизированный выбор рациональной стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС.

Известен способ и устройство выбора рациональной стратегии в боевых действиях группировок сторон с однородными боевыми средствами [3], технический результат применением которого является повышение точности обработки информации для выбора рациональной стратегии (PC) при неполноте разведывательной информации о координатах боевых средств (БСр) группировок сторон. В способе коммутируют информацию о данных своих БСр и средств каждой группировки противника, записывают ее в блоки памяти, определяют однородность БСр группировок, фиксируют уровни неполноты информации о координатах БСр группировок, в зависимости от исходных данных формируют рекомендации по выбору PC, вызывают информацию из исходных блоков памяти для нахождения остатков своих БСр и противника, которую записывают в четвертый блок памяти, посредством команды от блока управления в блоке визуализации высвечивается информация о PC, о победителе в боевых действиях и остатках своих БСр и противника. Устройство, реализующее способ, содержит коммутатор, четыре блока памяти, блок управления, блок определения однородности БСр, блок логики, блок определения остатков БСр и блок визуализации.

Недостатком данного технического решения также является то, что оно не позволяет осуществлять автоматизированный выбор рациональной стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС.

Указанный способ выбора стратегии является наиболее близким по технической сущности к заявляемому.

С учетом этих и других проблем, существует потребность в разработке автоматизированного способа и устройства для его реализации, которые позволили бы устранить отмеченные недостатки.

Техническим результатом, который достигается заявленным изобретением, заключается в уменьшении времени обработки информации для выбора рациональной стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС при обосновании долгосрочных программ и планов развития СОТС в условиях динамичности и неопределенности прогнозируемых параметров управляющего воздействия.

Для достижения технического результата предлагается заявленное изобретение, характеризующееся совокупностью следующих существенных признаков.

Ограничительные.

Выбор рациональной стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС производится на частных основе показателей, характеризующих величину затраченных в рамках рассматриваемой стратегии долгосрочного планирования ресурсов на реализацию мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС, степень достижения требуемого состояния СОТС и показатели эффективности применения по назначению, которые достигаются при реализации рассматриваемой стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС. При этом выбор производится по стоимостным (характеризуют затраты на реализацию мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС), качественным (характеризуют эффективность применения по назначению СОТС) или количественным (характеризуют качественное состояния СОТС) показателям.

Отличительные.

Полученные показатели нормируются для перехода к безразмерным оценочным коэффициентам.

Для каждой из частного показателей, характеризующего рассматриваемую стратегию долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС, определяется коэффициент значимости (коэффициент важности).

Производится выбор рациональной стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС с учетом коэффициентов значимости отдельных частных показателей.

Предложен способ автоматизированного выбора рациональной стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС в условиях динамичности и неопределенности прогнозируемых параметров управляющего воздействия при обосновании долгосрочных программ и планов развития СОТС, заключающийся в том, что коммутируют информацию о показателях, которые характеризуют частные показатели оценки рассматриваемых вариантов стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС, записывают ее в блоки памяти, отличающийся тем, что производится нормирование полученных частных показателей оценки рассматриваемых вариантов стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС, в ходе которого осуществляют переход от абсолютных значений показателей к безразмерным коэффициентам, характеризующих варианты стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС, записывают данную информацию в блоки памяти, производят оценку уровня значимости показателей, характеризующих рассматриваемые варианты стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС, в ходе которого, путем экспертных оценок, с использованием метода парных сравнений, определяют коэффициенты важности для каждого из показателей, производят общую оценку стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС, в ходе которого рассчитывают общий показатель эффективности стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС с учетом коэффициентов значимости, производят процедуру последовательного итерационного сужения множества рассматриваемых вариантов, в зависимости от полученных исходных данных формируют рекомендации по выбору рациональной стратегии, посредством команды от блока управления в блоке визуализации высвечивается информация о рациональной стратегии.

Сущность способа заключается в следующем.

Задача выбора рациональной стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС относится к задачам оценки вариантов по многим показателям с установленным жестким приоритетом частных критериев.

Учет многокритериальности в задаче выбора состоит в задании показателя эффективности стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС в виде вектора y:

y=ƒ(x)=[ƒ₁(x), ƒ₂(x), …, ƒ_h(x)]

где x - множество, характеризующее вариант стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС;

h - количество целей, которые должны быть достигнуты при реализации варианта стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС.

Компонентами данного вектора служат оценки варианта по отдельным частным показателям эффективности в многомерном пространстве целей:

y=ƒ(x)=[ƒ₁(x), ƒ₂(x), …, ƒ_h(x)]

Однако формулировать выбор рациональной стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС как задачу «максимизации» или «минимизации» векторной целевой функции эффективности не имеет смысла, так как компоненты векторного критерия эффективности могут иметь разное качество и измеряться в разных единицах.

Возможные способы решения задачи выбора рациональной стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС зависят от того, соизмеримы ли частные критерии или нет, а если соизмеримы, то насколько они одинаково важны.

Процедура последовательного сужения множества альтернативных вариантов предполагает, что все частные критерии эффективности могут быть упорядочены по их важности, таким образом процедура решения задачи многокритериального выбора состоит в последовательном решении однокритериальных задач на постепенно сужаемом множестве допустимых значений.

Пусть наиболее важным для частным критерием будет первый частный показатель эффективности стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС. Тогда сначала решается задача

где Х^А - множество альтернативных вариантов стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС.

При этом находятся рациональные варианты

при условии

находятся наилучшие варианты

Практический опыт показывает, что данный подход уже по первым наиболее важным критериям эффективности приводит к результату, практически являющемуся окончательным.

Таким образом, на первом этапе предлагаемого способа производится нормирование полученных значений частный показатель эффективности стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС следующим образом:

Результатом проведения данного этапа является совокупность (W^НПЭ) нормированных частных показателей (

где n - число частных показателей эффективности стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС.

На втором этапе производится оценка уровня значимости (коэффициента важности) частных показателей эффективности стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС.

Указанный уровень определяется путем опроса экспертов с использованием метода парных сравнений. Данный метод позволяет произвести поочередное сравнение двух элементов, игнорируя все остальные, что значительно облегчает процесс принятия решения.

Для этого список всех задач заносится в таблицу парных сравнений и, далее, каждый из экспертов принимает решение по поочередной оценке значимости каждой задачи при сравнении ее с остальными путем распределения своего голоса между двумя сравниваемыми задачами (например, если значимость сравниваемых двух задач, по мнению эксперта, одинакова, то в таблицу заносятся числа 0,5 и 0,5, или, если значимость первой задачи, по мнению эксперта, значительно превосходит значимость второй задачи, то в таблицу заносятся числа 0,9 и 0,1).

Каждый эксперт заполняет свою таблицу, после чего формируется общая таблица парных сравнений всех экспертов, которая имеет такой же вид, что и таблица парных сравнений для одного эксперта, при этом значением (

где m - число экспертов;

n - число показателей;

i=[1, n], j=[1, n].

Полученные значения нормируются по формуле:

таким образом, чтобы выполнялось условие:

Результатом проведения третьего этапа является совокупность (R) коэффициентов (Ri) важности i-го показателя:

R={R₁, R₂, …, R_n}

где n - число частных показателей эффективности стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС.

На третьем этапе производится определение обобщенного показателя оценки эффективности стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС. Исходя из того, что для каждого частного показателя на предыдущем этапе определены их коэффициенты важности, и что эти показатели однородны (выражены в виде безразмерных коэффициентов), общую оценку эффективности стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС можно определить на основе вышеизложенной процедуры последовательного сужения альтернативных вариантов с установленным жестким приоритетом частных критериев.

Предложенным способом оцениваются все рассматриваемые варианты стратегий долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС, которые могут быть использованы при обосновании долгосрочных программ и планов развития СОТС.

Также предложено устройство, реализующее вышеупомянутый автоматазированный способ выбора рациональной стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС, содержащее следующие блоки: коммутатор, блок памяти исходных данных, включающий три блока памяти, причем в состав устройства введены блок управления, блок определения коэффициентов значимости показателей, блок нормирования значений показателей, блок процедуры последовательного сужения множества вариантов, четвертый блок памяти и блок визуализации, блок управления при этом является задающим режим работы устройства и координирующим работу коммутатора, блоков памяти, блока определения коэффициентов значимости показателей, блока нормирования значений показателей, блока процедуры последовательного сужения множества вариантов, а выходы коммутатора подключены к соответствующим информативным входам блоков памяти, соединенных своими выходами с соответствующими информативными входами блок определения коэффициентов значимости показателей, блок нормирования значений показателей, блок процедуры последовательного сужения множества вариантов, выходы блока определения коэффициентов значимости показателей и блока нормирования значений показателей соединены с входом блока процедуры последовательного сужения множества вариантов, а выход блок процедуры последовательного сужения множества вариантов подключен к входу блока визуализации, управляющие выходы блока управления подключены к управляющим входам всех блоков.

На фиг. 1 представлена общая схема устройства для реализации автоматизированного способа выбора рациональной стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС, где:

1 - коммутатор,

2, 3, 4 - блоки памяти, входящие в блок памяти исходных данных,

5 - блок управления,

6 - блок определения коэффициентов значимости показателей,

7 - блок процедуры последовательного сужения множества вариантов,

8 - блок нормирования значений показателей,

9 - четвертый блок памяти,

10 - блок визуализации.

Работа предложенного устройства по выбору рациональной стратегии происходит в 2-х режимах, выбираемых в блоке (5) управления:

- режим выдачи рекомендаций;

- исследовательский режим.

Режим выдачи рекомендаций используется в процессе формирования долгосрочных программ и планов развития СОТС. Рекомендации основаны на обработке и анализе исходных данных о стоимостных показателях реализации вариантов стратегий долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС, прогнозируемом количественном и качественном состоянии СОТС и прогнозируемой эффективности применения по назначению.

Режим исследования применяется при решении задач многофакторного анализа процессов реализации вариантов стратегий долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС.

Реализация предложенного устройства на первом этапе возможна в виде аппаратно-программного комплекса на ПЭВМ, а на втором - в виде автономного устройства.

Предложенный способ позволяет существенно снизить сложность решения задачи многокритериального выбора рациональной стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния СОТС, процессы функционирования которых происходят в условиях динамичности и неопределенности прогнозируемых параметров управляющего воздействия, и соответственно значительно уменьшить времени обработки информации, затрачиваемое при формировании долгосрочных программ и планов развития СОТС.

Источники, принятые во внимание при составлении описания и формулы изобретения:

1. Патент RU 2015123231 А, МПК G06F 15/00, 2005.

2. Патент RU 2467382 С1, МПК G06F 17/00, 2012.

3. Патент RU 2571613, МПК G06F 17/10, G06F 17/13, 2015.

Реферат

Изобретение относится к способу и устройству выбора рациональной стратегии долгосрочного планирования мероприятий по обеспечению требуемого состояния сложной организационно-технической системы. Технический результат заключается в автоматизации выбора рациональной стратегии. Устройство содержит коммутатор, блок памяти исходных данных, включающий три блока памяти, блок управления, четвертый блок памяти, блок визуализации, блок определения коэффициентов значимости показателей, блок нормирования значений показателей, блок процедуры последовательного сужения множества вариантов, блок управления при этом является задающим режим работы устройства и координирующим работу коммутатора, блоков памяти, блока определения коэффициентов значимости показателей, блока нормирования значений показателей, блока процедуры последовательного сужения множества вариантов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Формула